FH München, FB 07 Informatik/Mathematik
Prof. Dr. R. Schiedermeier - Vorlesung "Programmieren I"

Inhaltsverzeichnis dieser Seite:

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3.5 Wertzuweisungen

Mit einer Wertzuweisung (engl.: "assignment") wird einer Variablen ein neuer Wert zugewiesen. Ein vorher gültiger Wert wird dabei kommentarlos und ersatzlos überschrieben. Wertzuweisung werden deshalb als "destruktiv" bezeichnet.

Eine Wertzuweisung besteht aus einer linken (das Ziel) und einer rechten Seite (die Quelle):

	var = expr;

Links muß eine Variable genannt werden, rechts kann ein beliebiger Ausdruck stehen.

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3.5.1 Zeitliche Trennung

1. der Wert des Ausdrucks auf der rechten Seite wird ausgerechnet;
2. dieser Wert wird an die Variable auf der linken Seite zugewiesen;

Aus dieser Sicht macht eine Wertzuweisung der Form

	a = a + 1;

Dem Gleichheitszeichen kommt hier eine andere Bedeutung zu, als in der Mathematik üblich. (Ob diese Wahl geschickt war oder nicht, ist eine andere Frage.)

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3.5.2 "L-value" und "R-value"

• Links muß eine Variable (allgemein: ein Objekt) stehen, d.h. ein Ort im Speicher bezeichnet werden, der den zugewiesenen Wert aufnehmen kann.

  Ein Ausdruck, der auf der linken Seite einer Wertzuweisung stehen darf, wird "L-value" genannt (das "L" stammt von "links");

• Rechts darf ein allgemeiner Ausdruck (im Rahmen der Typverträglichkeit) stehen, der sich zu einem Wert ausrechnen läßt.

  Ein Ausdruck, der auf der rechten Seite einer Wertzuweisung stehen darf, wird "R-value" genannt (das "R" stammt von "rechts");

Ein Beispiel für einen L-value ist eine Variable, wie a. Ein Beispiel für einen R-value ist der Wert eines arithmetischen Ausdrucks, wie 2+3. Offenkundig kann man an a zuweisen, aber nicht an 2+3.

Ein- und dieselbe Variable spielt links und rechts des Zuweisungszeichens eine unterschiedliche Rolle:

• Rechts ist sie Platzhalter für ihren Wert,
• links ist sie Platzhalter für ihren Speicherort;

Ein Ausdruck kann sowohl einen R-, wie auch einen L-Value, als Wert haben. Das hängt in erster Linie vom Operator, aber auch vom Kontext des Ausdrucks ab. Die arithmetischen Operatoren liefern alle R-values.

Jeder L-value ist auch als R-value verwendet werden, aber nicht umgekehrt. Das wird an der Zwitterrolle von Variablen in Abhängigkeit von Position in einer Wertzuweisung deutlich.

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3.5.3 Wertzuweisung als Ausdruck

Demzufolge ist eine Wertzuweisung nichts anderes als ein Ausdruck. Der "Wert" einer Wertzuweisung ist der zugewiesene Wert (ein R-value).

Auswirkungen:

Kettenzuweisungen

Ein Wert kann in einer Zuweisung nacheinander an mehrere Variablen zugewiesen werden, wie z.B. in:

	a = (b = 2);

Zunächst wird die hintere Wertzuweisung ausgewertet (b bekommt den Wert 2) und das Ergebnis des Ausdrucks (d.h. die 2 als zugewiesener Wert) dann in der vorderen Wertzuweisung verwendet (a bekommt auch Wert 2).

Derartige mehrfachen Zuweisungen werden als Kettenzuweisungen bezeichnet.

Ohne die Klammern ("a = b = 2;") kommt es zum gleichen Resultat, weil der Zuweisungsoperator von rechts nach links bindet. Der rechte (= hintere) Operator wird zuerst ausgewertet, anschließend der linke (= vordere):

Diese Festlegung ist sinnvoll, weil die gegenläufige Bindungsrichtung bei einem Ausdruck wie "a = b = 2;" einen Fehler liefern würde.

Kettenzuweisungen werden oft benutzt, um z.B. eine ganze Reihe von Variablen mit einem einheitlichen Startwert zu versorgen.

Wertzuweisungen als Teilausdrücke

Wertzuweisungen können als Unterausdrücke in umfassenden Ausdrücken verwendet werden. (Genau genommen passiert bei einer Kettenzuweisung nichts anderes.)

Der folgende Ausdruck

	2 + (a = 3)

liefert den Wert 5, weist aber "nebenbei" (siehe "Seiteneffekte") der Variablen a den Wert 3 zu.

Von dieser Nutzung des Zuweisungsoperators ist aber i.allg. abzuraten, weil dabei schwer nachvollziehbare Fehler durch Implementierungsabhängigkeiten auftreten können (für ein übles Beispiel s.u.).

Ausdrücke als Anweisungen

Nachdem Wertzuweisungen als "einfache Anweisungen" eingeführt worden sind, müssen auch andere Ausdrücke in dieser Art zu verwenden sein.

Tatsächlich kann jeder Ausdruck als Anweisung benutzt werden, allerdings hat diese Freiheit i.d.R. (d.h. für Ausdrücke ohne Seiteneffekte) nicht viel Sinn. Die Auswertung von

	2;

als Anweisung wird zwar ausgeführt, hat aber weiter keine Auswirkungen auf den Programmablauf (außer einem winzigen Verbrauch an Rechenzeit, sofern der Compiler die "Anweisung" nicht wegen erwiesener Sinnlosigkeit aus dem Programm streicht.).

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3.5.4 Seiteneffekt und Berechnungsreihenfolge

Die Auswertung einer Zuweisung hinterläßt beobachtbare Spuren im Zustand des Programm, die Auswertung eines arithmetischen Ausdrucks dagegen nicht.

Betrachten Sie z.B. die beiden Ausdrücke

	a + 2*(a + 1);

	a = 2*(a + 1);

Eine nachher beobachtbare Auswirkung auf den Zustand eines Programmes bezeichnet man als "Seiteneffekt".

In gewissem Sinne ist der erste der beiden oben genannten Ausdrücke "harmlos", weil er unter keinen Umständen Schaden anrichten kann. Seine Berechnung zieht ja keinerlei feststellbare Konsequenzen nach sich, also insbesondere auch keine unbeabsichtigten.

Das gilt nicht für den zweiten Ausdruck: Seine Auswertung hinterläßt Spuren, ob gewollte oder ungewollte.

An dieser Stelle kommen die möglichen negativen Folgen von unbeabsichtigten Seiteneffekte noch nicht zum Tragen, weil die Programme klein und überschaubar sind. In größeren Softwaresystemen versucht man dagegen, mehr oder weniger ausgedehnte Programmabschnitte frei von Seiteneffekten zu halten, so daß sie als potentielle Fehlerquelle von vorne herein ausgeschlossen werden können.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die Problematik von Seiteneffekten:

	(a = 1) + (a = 2)

Die Antwort ist: 1 oder 2. Die Seiteneffekte der beiden Zuweisungen konkurrieren im obigen Ausdruck. Das Resultat hängt davon ab, welcher Summand zuerst ausgewertet wird. Das wiederum bleibt Privatsache des Compilers: Er kann die Reihenfolge nach Belieben wählen.

Beachten Sie, daß die Assoziativität des "+"-Operators (links nach rechts) nur die Auswertungsreihenfolge mehrerer gleichrangiger Operatoren regelt, bzgl. der Anwendung eines einzelnen Operators aber keine Aussage macht.

Auf die Auswirkungen von Seiteneffekten wird weiter hinten noch eingegangen.

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3.5.5 Definition mit Initialisierung

Die beiden Codefragmente

	int a = 23;

	int a;
	a = 23;

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3.5.6 Wertzuweisung mit Operatoranwendung

	a = a + 2;	// Wert von a um 2 hochzaehlen
	a = a / 2;	// Wert von a halbieren
	a = a * 10;	// Wert von a verzehnfachen

Dieses wiederkehrende Muster gab Anlaß für eine passende Abkürzung: Statt

	var = var op expr

	var op= expr

Vorerst bleibt zwar die Schreibersparnis noch in Grenzen, die zweite Form der Wertzuweisung bringt aber eine bestimmte Absicht deutlich zum Ausdruck und trägt damit zur Lesbarkeit des Programmes bei.

Die oben gezeigten Beispiele lassen sich kürzer schreiben als:

	a += 2;		// Wert von a um 2 hochzaehlen
	a /= 2;		// Wert von a halbieren
	a *= 10;	// Wert von a verzehnfachen

Zur Auslösung von Prioritäten und Auswertungsreihenfolgen kann man sich die Kurzform jederzeit durch die entsprechende ausdrückliche Wertzuweisung ersetzt denken.

Die Warnung vor konkurrierenden Seiteneffekten gilt hier genauso wie bei normalen Wertzuweisungen.

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3.5.7 Inkrement- und Dekrementoperatoren

	var = var + 1

	var++

Der Ausdruck "a++" erhöht den Wert von a um eins und liefert den hochgezählten Wert als Ergebnis zurück.

Dieses Konstrukt wird z.B. oft in Zählschleifen benutzt.

Zum "Inkrement"-Operator gibt es den entsprechenden "Dekrement"-Operator "--", der den Wert der Variablen um eins herunterzählt.

Schließlich lassen sich beide Operatoren in Präfix- und in Postfix-Schreibweise verwenden, d.h. sie können der Variable voran oder nachgestellt werden.

Unabhängig von der Stellung des Operators zählt "++" den Wert der Variablen hoch und "--" herunter.

Die Stellung des Operators bestimmt den zurückgelieferten Wert:

Präfix-Operator

liefert den veränderten Wert, d.h. den Wert der Variablen nach der Veränderung;

Postfix-Operator

liefert den ursprünglichen Wert, d.h. den Wert der Variablen vor der Veränderung;

Folgende Tabelle zeigt die Eigenschaften im Überblick:

	erhöhen	verringern
erst Wert bestimmen, dann verändern	x++	x--
erst verändern, dann Wert bestimmen	++x	--x

Letzte Änderung: Fri Sep 27 07:34:17 1996